Lecture-1(.pps)

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
по дисциплине «Навигационно-информационные системы»
Утвержден на заседании кафедры ЭКС 24.11.15, Протокол №4
Подготовил Л.Л.Вагущенко
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Темы лекций:
Морские навигационные ЭК.
Элементы и характеристики морских ЭК.
Общие сведения о НИС.
Правовое обеспечение ECDIS.
Поставка на суда цифровой продукции для ECDIS.
Отображение информации в ECDIS.
Предварительная прокладка в ECDIS.
Исполнительная прокладка в ECDIS.
Морские информационные наложения.
Решение дополнительных задач. Достоинства и
ограничения ECDIS.
Сайт кафедры:
www.nav-eks.org.ua
Тема: МОРСКИЕ НАВИГАЦИОННЫЕ ЭК
1.
2.
3.
4.
Вступление (Дисциплина НИС).
Виды навигационных ЭК.
Растровые карты (официальные и
неофициальные), их свойства, преимущества и
недостатки.
Векторные карты (официальные и
неофициальные), их свойства, преимущества и
недостатки.
Карты и схемы пользователя
ВЛЛ
1. Виды навигационных ЭК
Морская навигационная карта (МНК) - плоское,
математически определенное, уменьшенное, условно-знаковое,
обобщенное изображение земной акватории с прилегающими
участками суши, показывающее размещение, свойства, связи
объектов и явлений, важных в навигационном отношении.
Электронная карта (ЭК) - программно-управляемое
картографическое изображение, визуализированное с
использованием программных и технических средств в принятой
для карт проекции и системе условных знаков.
Картографическая база данных – это совокупность
взаимосвязанных картографических данных на весь Мировой
океан или его часть, предназначенная для целей судовождения и
представленная в цифровой форме при соблюдении общих
правил описания, хранения и манипулирования данными.
3
Виды ЭК
•
•
•
•
•
•
•
•
В зависимости от полноты информации:
Полномерные ЭК;
Упрощенные (стилизованные) ЭК.
В зависимости от метода цифрового представления
в памяти:
Растровые ЭК;
Векторные ЭК.
В зависимости от юридического статуса:
Официальные ЭК;
Неофициальные ЭК.
В зависимости от характера использования в НИС:
Исходные (основные, базовые) ЭК;
Системные ЭК.
4
Полномерные навигационные ЭК по нагрузке равноценны официальным
БНК и содержат всю картографическую информацию, необходимую для
безопасного и эффективного судовождения.
Упрощенной ЭК называется схематическое изображение на экране дисплея
местности в определенной проекции, не эквивалентное официальной БНК и не
удовлетворяющее требованиям к безопасности мореплавания.
Векторная ЭК – это карта, изображение которой представляется в памяти в
виде последовательности записей, характеризующих каждый имеемый на карте
картографический объект.
Растровая ЭК – это карта, изображение которой представляется в памяти
матрицей точек (пикселей).
Официальные ЭК – это карты, изданные Правительством или по его
разрешению уполномоченной ГО или другими соответствующими гос.
учреждениями.
ENC – официальная векторная карта.
RNC - официальная растровая карта.
Базовой картой является ENC или RNC или цифровые данные карты
другого вида, которые размещены в одном файле, поставляемом
государственной или частной организацией.
Системная электронная карта – это набор данных для отображения
откорректированной навигационной карты, представленный во внутреннем
формате системы и интегрированный с информацией пользователя.
5
2. Растровые электронные карты
Изображение растровой карты представляется в памяти в виде
матрицы точек (пикселей). При таком способе представления карты
сведений об отдельных картографических объектах в памяти нет.
Растровые карты получаются сканированием цветного изображения
бумажных карт с добавлением основы для отсчета координат.
Все данные растровой карты содержатся в одном слое, и ее
содержание не может быть изменено с целью приспособления к
условиям и обстоятельствам плавания.
Преимуществами растровых карт являются:
• высокопроизводительность сканерной технологии получения растровых
карт, которая практически не включает ручного труда;
• дешевизна, легкость производства по сравнению с векторными картами;
• знакомые для пользователей цвета и символы;
• точность и достоверность, соответствующая бумажным картам;
• возможность использования для решения большинства навигационных
задач, обычно выполняемых с помощью бумажных карт.
6
Официальные растровые карты (RNC)
RNC – это точно отражающие официальную бумажную
карту цифровые данные, которые создаются или
распространяются уполномоченной правительством ГО и
удовлетворяют стандарту IHO S-61 – «Product specification for
raster navigational charts», 1999. Эти карты у разных
государственных ГО наследуют отличия официальных
бумажных карт по нарезке, символам, цветам и другим
характеристикам, а также имеют разный формат.
•
•
•
•
RNC имеют следующие свойства:
являются цифровыми растровыми копиями официальных
бумажных карт;
выпускаются в соответствии с международными стандартами;
регулярно обновляются официальной корректурной
информацией, распространяемой в цифровом виде;
за содержание RNC отвечает издающая ее ГО.
7
Пример растровой карты
8
Представление растровой карты «ночной»
таблицей цветов
9
RNC должна содержать следующие
метаданные:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
идентификатор агентства, выпускающего карту;
номер RNC;
номер исходной бумажной карты, если он отличен от номера RNC;
дату издания RNC;
дату последней корректуры или номер учтенного последнего Извещения
мореплавателям;
предыдущие корректуры или номера Извещений мореплавателям;
масштаб карты;
вид ориентации карты;
тип проекции и соответствующие ей параметры;
горизонтальный датум;
величину смещения горизонтального датума по отношению к WGS-84 или
ПЗ90, если датум карты не совпадает с ними;
вертикальные датумы;
единицы измерения высот и глубин;
разрешающую способность изображения в пикселях на миллиметр или в
пикселях на дюйм;
механизм, такой как параметры и алгоритм, позволяющий географические
координаты конвертировать в RNC (пиксельные) координаты и наоборот;
палитры цветов для дня, сумерек и ночи;
10
Адмиралтейская служба растровых карт
(ARCS - Admiralty Raster Chart Service)
ARCS образована в Британском Адмиралтействе в 1994 г.
Карты службы ARCS помещены на 11 компакт дисках, каждый из
которых содержит приблизительно 350 навигационных карт. Один
из этих дисков включает мелкомасштабные океанские карты
(1:3500000 и меньше). Десять других дисков содержат карты
регионов:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Северное море и от Английского канала до Гибралтара;
Британские острова (западный берег) и Исландия;
Северные воды и Балтийское море;
Средиземное и Черное моря;
Индийский океан (северная часть) и Красное море;
От Сингапура до Японии;
Австралия, Борнео и Филиппины;
Тихий океан;
Северная Америка (восточное побережье) и Карибское море;
Южная Атлантика и Индийский океан (южная часть);
11
Зоны, покрываемые картами на CD ARCS
12
3. Векторные электронные карты
Векторные карты хранятся в памяти в виде последовательности
записей, характеризующих каждый имеемый на карте
картографический объект (КО). По этим записям с помощью
специальной программы НИС сама строит карту на экране дисплея.
Запись КО в файле в общем случае состоит из четырех основных
частей (полей): I, T, M, S.
• I - имя объекта, позволяющему однозначно определить объект в составе
данных ЭК.
• Т - тип объекта, определяет его условное изображение.
• М – метрика объекта, значения координат, характеризующих
пространственное положение объекта на земной поверхности.
• S - атрибуты объекта (могут включать его географическое название,
дальность видимости и другие характеристики).
Все объекты векторной ЭК распределяются по слоям. Эти слои
образуются обычно из классов объектов, а не из отдельных их видов.
Количество информационных слоев векторной ЭК может быть разным.
Такими слоями, например, могут быть: навигационные средства,
глубины, внутренние водные пути, искусственные объекты, качество
данных, характеристики и т.д.
13
Примеры векторных карт
14
Примеры векторных карт
15
Достоинства векторных карт:
• Для одного и того же района файл векторной карты меньше по
объему файла растровой карты, но в то же самое время данные
векторной карты более информативны.
• Хранение информации векторных карт в виде записей,
характеризующих объекты, позволяет выделять эти объекты на
экране (например, опасную изобату), организовывать
автоматическую сигнализацию о ситуациях, требующих
внимания судоводителя, получать сведения об объектах путем
указания на них курсором и выполнять ряд других полезных
операций.
• Хранение информации векторных карт послойно позволяет
приспосабливать изображение карты к обстоятельствам и
условиям плавания.
• Программный способ построения карты дает возможность
представлять карту в разных масштабах, с разной ориентацией,
осуществлять вывод районов соседних карт без стыков,
накладывть на карту дополнительные слои информации и т.д.
16
Официальные векторные карты (ENC)
ENC означает базу данных, стандартизированную по содержанию, структуре и
формату, выпускаемую для использования в ECDIS правительством или по его
разрешению уполномоченной ГО или другими соответствующими
правительственными учреждениями и отвечающую стандартам IHO.
ENC имеют следующие свойства:
• для ENC применяются только официальные картографические данные,
последнего издания;
• по точности и полноте ENC не уступают официальным бумажным
навигационным картам и могут, по сравнению с ними, включать
дополнительные относящиеся к судовождению сведения;
• при разрафке ENC учитываются требования IHO;
• ENC производятся по стандартам IHO (S-57, S-63, S-100/S-101);
• ENC компилируются, кодируются и отображаются в соответствии с
международными стандартами;
• геодезической основой ENC является WGS-84;
• за содержание ENC отвечает издающая ее ГО;
• ENC издаются только ответственной государственной ГО на свои воды;
• ENC регулярно обновляются официальной корректурной информацией,
распространяемой в цифровом виде.
• вертикальными датумами ENC могут быть нули для глубин и высот,
используемые на официальных бумажных навигационных картах.
17
Системная электронная карта (SENC)
Системная электронная карта – это набор данных для
отображения откорректированной навигационной карты,
представленный во внутреннем формате системы и интегрированный с
информацией пользователя.
Категории информации SENC:
• базовая нагрузка;
• стандартная нагрузка;
• вся другая информация.
Базовая нагрузка – означает уровень информации карты, который
не может быть удален с дисплея. Она содержит наиболее важную для
безопасного плавания картографическую информацию, которая
требуется всегда, во всех географических районах и при любых
обстоятельствах.
Стандартная нагрузка – это набор данных, необходимых при
навигационной прокладке и планировании пути.
Полная нагрузка представляет информацию обо всех объектах
карты, имеемую в памяти.
18
Базовая нагрузка SENC
19
Стандартная нагрузка SENC
20
Полная нагрузка SENC
21
Адмиралтейская служба векторных карт
(AVCS – Admiralty Vector Chart Service)
AVCS образована в 2008 году. В ней собраны карты ENC
UKHO и ГО всего мира. Промежутки между зонами их
покрытия закрываются специально созданными картами БА.
Результатом является полная коллекция официальных
векторных карт на весь Мировой океан. AVCS обеспечивает
картографическое покрытие 2000 портов мира и маршрутов
между ними.
AVCS предоставляет ENC в формате S-63.
AVCS позволяет выбирать как отдельные карты, так и их
комплекты (folios). Существует три типа комплектов карт:
транзитные, региональные и портовые.
Каждому клиенту службой AVCS автоматически
предоставляется полный комплект базовых дисков, на которых
записаны карты ENC на весь Мировой океан. Доступ к
требуемым данным на этих дисках осуществляется при помощи
получаемых у дистрибьютора продукции БА лицензий
(разрешений), содержащихся в файлах доступа к картам.
22
4. Карты и схемы пользователя
Карта пользователя – это созданная самим судоводителем в виде
независимого слоя картографических данных ЭК, предназначенная
для применения при планировании и выполнении переходов.
Схема объектов пользователя представляет собой слой тех или
иных элементов для наложения на ЭК с определенной целью.
Строятся карты и схемы пользователя с помощью специального
графического редактора. Пользовательские слои не привязаны к
конкретным картам. Их можно увидеть как отдельно, так и поверх
любой карты, если координаты элементов пользовательских слоев
находятся на ней. Накладывать на карту одновременно можно и
несколько слоев.
При построении карт пользователя могут использоваться такие
категории объектов как символы (Symbols), линии (Lines), текст
(Text), глубины (Depth), окружности (Circles), координаты
(Coordinates). Символы объектов содержатся в специальной
библиотеке, показываемой на экране в виде таблицы.
23
Часть таблицы символов в ECDIS «NS4000»
24